Экологическая геология

Геохимические неоднородности литосферы делятся на:

• литохимические, обусловленные составом горных пород, почв, донных осадков, техногенных грунтов;
• гидрохимические – подземных вод;
• атмохимические – газовым составом почв, горных пород, подземных вод;
• сноухимические – снегового покрова;
• биохимические – биоты.

 

По генезису среди геохимических  неоднородностей литосферы следует  выделять:

• природные (естественно-исторические), сформировавшиеся в ходе геологической жизни планеты;
• природно-техногенные (новообразованные), формирование которых произошло в эпоху техногенеза вследствие использования высокоотходных технологий при низком уровне внедрения средозащитных мероприятий.

Выделяются три пути воздействия  химических элементов литосферы  на биоту и человека _[2]:

– воздушный – через  попадание токсикантов в виде газа или аэрозолей в организм человека; – водный – через подземные воды, употребляемые для

питьевого водоснабжения;

– пищевой – через трофическую цепь от загрязненных растений к животным и человеку.

Чаще всего они проявляются  совместно, усугубляя негативное воздействие  на население, проживающее в зоне воздействия геохимических факторов. Принятие природоохранных мер не может быть основано лишь исключительно  на оценке загрязнения местности  через медико-статистические показатели (заболеваемость, смертность населения  и т. д.), а требует установления среды и источников загрязнения  и путей попадания токсикантов в организм человека.

Ресурсные функции

Ресурсная функция – это способность литосферы обеспечивать потребности биоты минеральными органическими и органоминеральными ресурсами.

Потребности человека при  этом не должны вступать в противоречие с потребностями биоты. В современном мире отмечается ресурсная напряженность, обусловливающая необходимость перехода человечества к системному ресурсному мышлению. Этот переход должен совершиться в ближайшие годы, поскольку человечество для этого имеет, по оценкам экспертов, всего 3—4 десятилетия. Важнейшая проблема экологической геологии - выработка теоретического фундамента, описывающего ресурсы литосферы.

Антропогенное воздействие на литосферу

Широко распространено заблуждение, что в отличие от живых организмов, чутко реагирующих на техногенные  воздействия, сама Земля может выдержать  техногенные загрязнения и катастрофы (подземные ядерные взрывы, захоронение  токсичных отходов, хищническую  эксплуатацию недр и т.д.). Это глубоко  ошибочное мнение приводит к бесконтрольному  превышению предельно допустимых уровней  техногенных воздействий на литосферу. Невзирая на запреты подземных ядерных  испытаний, некоторые страны (Франция, Китай) все еще продолжают их проводить, тем самым совершая экологические  преступления против всего человечества.

К стрессовым факторам литосферы  еще относится создание свалок твердых  бытовых отходов, загрязнение промышленными  стоками подземных вод и вследствие этого сокращение запасов на Земле  питьевой воды, а также механическое, термическое, электромагнитное и другие виды воздействий на верхние слои литосферы.

Количество коммунальных отходов, приходящихся за год на одного человека, в некоторых странах  достигает огромных величин (табл. 2), а их утилизация представляет серьезную  проблему во всем мире. В результате антропогенного воздействия Земля  превращается в гигантскую свалку, литосфера испытывает необратимые  экологические изменения, последствия  которых катастрофичны.

Страна	Общее количество отходов в год, млн. т	Количество отходов, приходящихся на 1 чел., т
Австралия	10,0	0,68
Великобритания	15,8	0,28
Италия	14,0	0,25
Канада	12,6	0,53
США	200,0	0,87
Франция	15,5	0,29
Япония	40,3	0,29

Таблица 2. Количество коммунальных отходов, образующихся за год в некоторых странах

Если к 1985 году суммарная  площадь суши, покрываемая всеми  видами инженерных сооружений (здания, дороги, водохранилища, каналы и т.п.), составляла около 8%, то к 1990 году она  превысила 10%, а к 2000 году может возрасти до 15%, то есть приблизиться к величине 1/6 площади суши Земли. Если же сюда прибавить площади, используемые на Земле под сельское хозяйство, то получится, что этими видами деятельности затронуто около половины суши (без  Антарктиды). При этом надо иметь  в виду, что поверхность и подземное  пространство литосферы "осваиваются" очень неравномерно.

Например, территория Московской области уже к 1985 году была застроена  на 16%. В ряде мест, особенно в городах, концентрация различных инженер¬ных сооружений достигает очень большой величи¬ны. На урбанизированных территориях практически невозможно найти неизмененные участки литосферы или девственные, неизмененные участки рельефа. На рис. 5 показана карта техногенного изменения рельефа территории Москвы, из которой следует, что доля площадей города с практически неизмененным рельефом весьма мала.

 

 

 

Рис. 5. Степень  техногенной измененности рельефа на территории Москвы: 1 - сильно измененный рельеф (изменены абсолютные отметки, глубина расчленения более 3 м/км2, засыпана гидросеть); 2 - частично измененный; 3 - практически неизмененный; 4 - утраченная гидросеть; 5 - границы долинного комплекса (по Л.В. Бахиревой и др.,1989).

"Освоение" литосферы  идет не только вширь, но  и вглубь _[3]. Полезные ископаемые  добываются все с большей глубины.  Растет число шахт и карьеров  глубокого заложения, увеличивается  глубина буровых скважин (достигших  отметки 12 км). Из-за недостатка  площадей в городах человек  все в большей степени осваивает  и использует подземное пространство (метро, переходы, тоннели, хранилища,  архивы). Наибольшее по масштабам  техногенное воздействие человека  на литосферу обусловлено, прежде  всего такими видами деятельности, как горнотехническая (добыча и переработка полезных ископаемых), инженерно-строительная, сельскохозяйственная и военная. Все они действуют как мощный геологический фактор, меняющий лик Земли, состав, состояние и свойства литосферы, а, следовательно, как фактор, влияющий на состояние экосистем _[3].

Можно привести много примеров, раскрывающих масштабы техногенных  воздействий на литосферу. Ограничимся  некоторыми:

В настоящее время общая  протяженность железных дорог на Земле составляет более 1400 тыс. км., то есть в 3,5 раза больше, чем расстояние от Земли до Луны. И на всем этом протяжении нарушается почвенный покров, меняются геологические условия прилегающих к дороге территорий, возникают новые геологические процессы. Протяженность автомобильных дорог в мире еще больше. Вдоль автотрасс также происходит нарушение геологических условий. Подсчитано, что при прокладке 1 км. дороги нарушается около 2 га растительного и почвенного покрова.

Суммарная длина берегов  только искусственных водохранилищ, построенных на территории бывшего  СССР к середине 80-х годов, равнялась  длине экватора Земли. На всем их протяжении продолжают развиваться различные  геологические процессы (активизация  склоновых процессов, переработка  берегов, подтопление и т.д.). Протяженность  магистральных оросительных и судоходных каналов на территории СНГ, также  изменяющих геологическую обстановку, намного больше и составляет около 3/4 расстояния от Земли до Луны. Эти  цифры для Земли в целом  еще больше, а об объемах перемещаемых грунтов и темпах строительства  лишь некоторых крупных каналов  свидетельствуют данные, приведенные  в табл. 2.

Канал	Год	Протяженность (км)	Объем земляных работ (км3)	Сроки строительства
Суэцкий	1869	160	275	44 года
Панамский	1915	81	160	35 лет (с перерывами)
Им. Москвы	1937	128	154	4,7 года
Волго-Донской	1951	101	168	3,8 года

Таблица 2. Объемы и темпы строительства крупнейших каналов

Техногенная деятельность человека может приводить к воз¬никновению землетрясений. Это явление называется "наведенной сейсмичностью". Чаще всего такие землетрясения возникают в связи с созданием крупных и глубинных водохранилищ. Сейсмические колебания земной коры могут возникать также при подземных ядерных испытаниях, которые могут стать "спусковым крючком".

К опасным факторам относятся  искусственные грунты, покрывающие  уже более 55% площади суши Земли. Их распространение неравномерно, в  ряде урбанизированных районов искусственные  грунты покрывают 95 — 100% территории, а  их мощность достигает нескольких десятков метров. Интенсивность образования  искусственных грунтов на территории СНГ показана на рис. 6, из которого следует, что особенно сильно этот процесс  идет в европейской части России, на Украине, в Молдавии, Закавказье и на юге Сибири. Среди техногенных  грунтов самые опасные те, которые  формируются из различных видов  отходов.

Например, при строительстве  топливно-энергетических комплексов образуются огромные массы искусственных грунтов. При открытом способе разработки угольного разреза перемещается огромная масса угля и вскрышных  пород. Сжигаемый уголь превращается в золу и шлаки, поступающие в  отвалы, масштабы которых достигают  гигантских размеров.

Утилизация шлаков — огромная экологическая проблема всей планеты. Если удаление золы из топок ТЭС  происходит водным способом (гидроудаление), то зола по пульпопроводу сбрасывается в пруды-отстойники, на дне которых осаждаются огромные массы искусственных зологрунтов. В итоге намытыми зологрунтами покрываются значительные площади, происходит деградация природных ландшафтов и экосистем.

 

 

Таблица 3. Объемы отвалов искусственных грунтов  на Земле, образующихся при горнотехнической деятельности, км3

Антропогенные воздействие  на литосферу привело к изменению  геофизических полей Земли —  гравитационного, магнитного, электрического, радиационного, теплового. Они техногенно искажены в неблагоприятном для экологии человека и других организмов направлении.

Геологические характеристики экологического кризиса

Главнейшим фактором глобального  экологического кризиса на Земле  стала техногенная деятельность человека. Техногенное развитие цивилизации  носит катастрофически быстрый, точнее взрывной характер. Индустриальная революция в мире привела к  глобальному вмешательству человека в литосферу, прежде всего при  добыче полезных ископаемых. Так, например, количество только механически извлекаемого человеком материала в литосфере  Земли при добыче полезных ископаемых и строительстве превышает 100 миллиардов тонн в год, что примерно в четыре раза больше массы материала, сносимого  водами рек в океаны в процессе денудации, размыва суши (рис. 4).

 

 

Рис.4. Объемы некоторых  потоков минеральных веществ  на Земле в млрд. т за один год (по Л.Г. Бондареву).

Ежегодный объем наносов, перемещаемых всеми текучими водами на земной поверхности, составляет не более 13 км3, то есть в 30 раз меньше, чем  перемещается горных пород при строительстве  и добыче полезных ископаемых. При  этом надо иметь в виду, что суммарная  мощность производства в мире удваивается  каждые 14—15 лет. То есть антропогенная  деятельность по своим масштабам  и интенсивности стала не только соизмеримой с природными геологическими процессами, но существенно их превосходит, на что указывал еще В.И. Вернадский, не видя, однако, в этом никакой угрозы цивилизации.

На огромных площадях поверхности  Земли и в ее недрах на наших  глазах происходит активизация различных  неблагоприятных геологических  процессов и явлений (оползней, селей, подтоплений и заболачиваний  территорий, засолений почв и т.п.), вызванных или активизированных человеком, его неразумной хозяйственной  деятельностью. Такие процессы искусственного происхождения стали называть инженерно-геологическими. По мере углубления экологического кризиса  масштабы их проявлений на Земле все  более возрастают. Инженерно-геологические  процессы происходят наряду с природными геологическими, но их интенсивность, концентрация и другие параметры существенно превышают аналогичные природные.

 

 

Заключение

Пока человек не в состоянии  предотвратить многие опасные и  катастрофические геологические процессы. Однако в арсенале методов инженерной геологии накоплен огромный научный  опыт по прогнозу геологических и  инженерно-геологических процессов, направленным на инженерную защиту территорий и снижение ущерба. Таким образом, в обостряющемся на Земле экологическом кризисе роль различных геологических и инженерно-геологических процессов, происходящих в литосфере, огромна, что необходимо иметь в виду при решении экологических проблем. В связи с этим в современных условиях значение инженерной и экологической геологии в жизни общества неизменно возрастает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

А.Д. Абалаков Экологическая  геология. –И: Издательство Иркутского Государственного Университета, 2007

Трофимов В.Т., Зилинг Д.Г. Содержание и значение учения об экологических функциях литосферы // Отечественная геология. 1999, №3

Экологические функции литосферы. М.: Изд-во МГУ (в печати).